DE10230146B4

DE10230146B4 - Verfahren zum Bearbeiten eines scheibenförmigen Werkstückes

Info

Publication number: DE10230146B4
Application number: DE10230146A
Authority: DE
Inventors: Timon Heimes; Hermann Dumm
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: CN1468685A; TW200401405A; CN1206081C; JP2004034285A; US6811473B2; KR20040004121A; JP4012488B2; US20040043709A1; DE10230146A1; KR100555049B1; TWI224832B

Abstract

Verfahren zum Bearbeiten eines scheibenförmigen Werkstückes zwischen zwei Platten, bei dem unter dem Einfluss eines zugeführten Hilfsstoffes und einer auf das Werkstück einwirkenden Druckkraft Material von dem Werkstück abgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Werkstücks durch die Druckkraft während des Bearbeitens des Werkstücks mindestens einmal deutlich verringert und anschließend wieder gesteigert wird, und die Zufuhr des Hilfsstoffes mit dem Steigern der Druckkraft verringert wird.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Bearbeiten eines scheibenförmigen Werkstückes zwischen zwei Platten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine materialabtragende Bearbeitung einer Halbleiterscheibe in einer Polier- oder in einer Läppmaschine.

Beim Polieren von Halbleiterscheiben unterscheidet man zwischen einer Doppelseitenpolitur und einer Einseitenpolitur. Die hierfür eingesetzten Maschinen sind marktüblich und unterscheiden sich insbesondere dadurch, dass bei der Einseitenpolitur statt einer oberen, mit Poliertuch belegten Arbeitsscheibe eine Trägerplatte vorhanden ist, auf der das Werkstück fixiert wird. Bei der Doppelseitenpolitur und beim Läppen sind hingegen zwei Arbeitsscheiben vorgesehen, zwischen denen das Werkstück bearbeitet wird, wobei nur im Falle der Doppelseitenpolitur die Arbeitsscheiben mit Poliertuch belegt sind. Das Werkstück wird in einer dafür vorgesehenen Aussparung einer Läuferscheibe zwischen den Arbeitsscheiben gehalten.

Weiterhin kann zwischen einer Einscheiben- und einer Mehrscheibenbearbeitung unterschieden werden, je nachdem ob ein Werkstück oder mehrere Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden. Das Läppen und Polieren von Halbleiterscheiben wird wegen des dabei erzielbaren hohen Durchsatzes meistens als Mehrscheibenbearbeitung durchgeführt. Die Erfindung eignet sich sowohl für eine Einscheiben- als auch für eine Mehrscheibenbearbeitung.

Um die gewünschte materialabtragende und die Ebenheit des Werkstücks verbessernde Wirkung zu erzielen, wird dem Werkstück während des Läppens ein Läppmittel und während der Politur ein Poliermittel zugeführt und das Werkstück mit einer Druckkraft beaufschlagt. Die Druckkraft wird üblicherweise über eine pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch arbeitende Kraftübertragungseinrichtung übertragen, die die obere Arbeitsscheibe beziehungsweise die Trägerplatte gegen die untere Arbeitsscheibe und das dazwischenliegende Werkstück drückt. Während der läppenden oder polierenden Bearbeitung des Werkstücks wird mindestens eine der Arbeitsscheiben beziehungsweise mindestens die Trägerplatte um ihr Zentrum gedreht.

In der JP 5-177534 A wird ein durchsatzoptimiertes Polierverfahren für Halbleiterscheiben vorgeschlagen, bei dem anfänglich mit einem vergleichsweise hohem Polierdruck poliert wird, um einen hohen Materialabtrag zu erzielen, und gegen Ende der Politur der Polierdruck deutlich abgesenkt wird, um die Ebenheit der polierten Halbleiterscheiben zu verbessern.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur materialabtragenden Bearbeitung von ebenen Werkstücken bereit, mit dem bei hohen Durchsätzen besonders ebene Werkstücke erhältlich sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Geometrie solcher Werkstücke im Hinblick auf Ebenheit und Dickenstreuung zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines scheibenförmigen Werkstückes zwischen zwei Platten, bei dem unter dem Einfluss eines zugeführten Hilfsstoffes und einer auf das Werkstück einwirkenden Druckkraft Material von dem Werkstück abgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Werkstücks durch die Druckkraft während des Bearbeitens des Werkstücks mindestens einmal deutlich verringert und anschließend wieder gesteigert wird, und die Zufuhr des Hilfsstoffes mit dem Steigern der Druckkraft verringert wird.

Das Verfahren eignet sich für die materialabtragende Bearbeitung von scheibenförmigen Werkstücken aller Art, insbesondere jedoch zum Läppen oder Polieren von Halbleiterscheiben, die beispielsweise aus Silizium oder aus Verbindungshalbleitern bestehen.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe zweier Figuren am Beispiel eines Läppverfahrens näher erläutert. Die Figuren zeigen den zeitlichen Verlauf zweier Prozessparameter, nämlich die auf das Werkstück einwirkende Druckkraft und die Menge des zugeführten Läppmittels.

In 1 ist der Verlauf eines konventionellen Verfahrens dargestellt. 2 zeigt einen Verlauf, der für ein Verfahren gemäß der Erfindung typisch ist.

Die Verfahren gemäß 1 und 2 lassen sich in eine Startphase, eine Hauptphase und eine Auslaufphase gliedern. Sie unterscheiden sich dadurch, dass gemäß der Erfindung die Druckkraft während des Bearbeitens des Werkstücks mindestens einmal deutlich verringert und anschließend wieder gesteigert wird, und die Zufuhr des Hilfsstoffes mit dem Steigern der Druckkraft verringert wird.

Im konventionellen Verfahren gemäß i wird die während einer Hauptphase konstant gehaltene Läppmittelzufuhr in einer Auslaufphase eingestellt und die auf das Werkstück einwirkende Druckkraft ausgehend vom während der Hauptphase eingestellten Wert in einer Rampe gegen Null abgesenkt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß 2 wird vor der Auslaufphase die auf das Werkstück einwirkende Druckkraft mindestens einmal für einige Zeit, bevorzugt 0,5 bis 1 min, deutlich abgesenkt und anschließend wieder gesteigert. Besonders vorteilhaft ist ein Absenken der Druckkraft auf mindestens 20% des während der Hauptphase eingestellten Wertes und die Rückkehr zu diesem Wert. Gleichzeitig mit der Steigerung der Druckkraft wird die Zufuhr von Läppmittel auf 0 bis 50 % des während der Hauptphase eingestellten Wertes verringert, besonders bevorzugt auf 0 bis 30 %.

Vergleichsbeispiel und Beispiel:
Halbleiterscheiben aus Silicium wurden entsprechend des konventionellen Läppprozesses bearbeitet. Andere Halbleiterscheiben des gleichen Typs wurden in der gleichen weise geläppt, mit der Ausnahme, dass die Druckkraft und die Zufuhr von Läppmittel entsprechend des in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Verlaufs geändert wurden. Die nachfolgende Tabelle zeigt das Ergebnis einer anschließend durchgeführten Ebenheitsmessung, wobei die Ebenheitswerte (GBIR = global backsurface-referenced ideal plane/range; Bereich der positiven und negativen Abweichung von einer rückseitenbezogenen Idealebene für die gesamte Scheibenoberfläche) und die Dickenabweichung von einer Zieldicke untersucht wurden.
Tabelle:

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines scheibenförmigen Werkstückes zwischen zwei Platten, bei dem unter dem Einfluss eines zugeführten Hilfsstoffes und einer auf das Werkstück einwirkenden Druckkraft Material von dem Werkstück abgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Werkstücks durch die Druckkraft während des Bearbeitens des Werkstücks mindestens einmal deutlich verringert und anschließend wieder gesteigert wird, und die Zufuhr des Hilfsstoffes mit dem Steigern der Druckkraft verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkraft auf mindestens 20% ihres ursprünglichen Wertes verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Hilfsstoffes auf 0 bis 50 % ihres ursprünglichen Wertes verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück zwischen einer unteren und einer oberen Arbeitsscheibe einer Doppelseiten-Poliermaschine und unter Zuführen eines Poliermittels bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück zwischen einer unteren Arbeitsscheibe und einer Trägerplatte einer Einseiten-Poliermaschine und unter Zuführen eines Poliermittels bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück zwischen einer unteren und einer oberen Arbeitsscheibe einer Läppmaschine und unter Zuführen eines Läppmittels bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück zusammen mit anderen Werkstücken der materialabtragenden Bearbeitung unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstück eine Halbleiterscheibe der materialabtragenden Bearbeitung unterzogen wird.